千伏级线治疗机

自1885年伦琴发现X线以来，起初主要是用于临床影像诊断。到20世纪初，随着科学技术的进步和发展，X线机产生的X线的能量可以进一步提高，为治疗人体部分组织的病灶奠定了技术基础。到20世纪40—50年代，X线治疗机在临床上得到了较广泛的认可。

（一）基本结构

由于千伏级X线治疗机的作用是提供治疗用的X线，所以也不用配置影像增强器和相关的影像处理器件，除此之外，一台千伏级X线治疗机的基本结构包括以下几个部分。

1．X线管　是千伏级X线治疗机的心脏，是产生X线的关键部件。它主要包括阴极（灯丝）和阳极（钨靶）两大部分（图1-3-14）。阴极由钨丝绕制而成，这些钨丝同时兼作灯丝。阳极由粗大的铜棒和钨靶组成，钨靶与灯丝相互对应。包绕阴极和阳极的是密封的玻璃层，俗称球管。球管内部要抽成真空，真空度为1×10-6～1×10-7托（Torr）。其目的一方面是为了避免烧坏灯丝，另一方面是避免电子在打靶前损失能量。当然，防止高压打火也是抽成真空的主要目的之一。

2．高低电压发生器　低压部分主要是灯丝变压器，电压可以调节，供给灯丝进行加热，以便形成“电子源”。高压部分可以产生几百千伏（kV）的直流高电电场。该电压一般是采用自耦变压器调节。高电压加在球管阳极，以便在钨靶和灯丝之间形成加速电场。

3．控制系统　是X线治疗机的控制中心，包括各种控制电路和控制台上的开关、调节旋钮和监视仪表，可以进行电源控制、电压和电流的调节、工作方式的选择等操作。

4．机械装置和辅助设备　一台千伏级X线治疗机，还必须具备比较完整的机械装置和相应的辅助设备。例如：支架、立柱、导轨、病人床及定位装置、显示装置和存储与输出装置等设备。

图1-3-14　X线管结构

另外，由于千伏级X线治疗机所产生的X线能谱比较复杂，其中的低能X线对治疗不但无益，反而会造成皮肤量过高，因此，每台X线治疗机都要根据不同的管电压配备适当材料、适当厚度的滤过板，用滤过之后的X线进行放射治疗。

（二）工作原理

千伏级X线治疗机的基本工作原理，见图1-3-15。

图1-3-15　千伏级X线治疗机工作原理

当给灯丝通电加热以后，就在阴极形成局部电子云团，它们就是等待发射的“电子源”。这时，如果在阳极与阴极之间施加正向高电压（管电压），就会在钨靶和灯丝之间形成正向强电场。在正向强电场的作用下，“电子源”就会向着钨靶高速运动，当电子撞击钨靶时，会产生用于治疗病灶的千伏级X线，这就是千伏级X线治疗机的基本工作原理。

由于电子打靶会产生大量的热损耗，因此，冷却散热也是X线治疗机得以正常工作的重要环节。一般浅层X线治疗机用风冷或水冷；中层和深层的要用油冷，并用水对油进行冷却。

根据工作原理不难理解，一般来说，在球管正极施加不同的管电压，就会产生不同能量的X线，放射物理学上，人们将千伏级的X线的能量称为X线的“质”。主观上认为，管电压越高，X线的质就越高，因为管电压高，管内电场强度就高，电子在真空加速电场内加速的能量就高，也就是X线的质就会提高。但从本质上来讲，X线的质是由不同波长的X线的分布情况来决定的，波长越短则X线的质越高。除了管电压之外，影响X线质的因素还很多，就两台X线治疗机来说，尽管它们的管电压相同（kV相等），但由于结构上的差异、球管管壁吸收的影响、过滤板材料及厚度的差异等因素的影响，所产生的X线的质就会不同。因此，对千伏级X线治疗机而言，不能用管电压来表示X线的质。临床上，一般是用“半价层（HVL）”来定义低能X线的射线质。半价层的概念与定义参见本篇第2章第二节。

一般120kV以下的浅层X线用铝表示半价层，120～400kV的中、深层X线用铜加铝表示半价层（HVL）。

临床适用的千伏级X线治疗机的类型，见表1-3-2。

表1-3-2　X线治疗机类型和适用范围

由表1-3-2可见，千伏级X线治疗机的管电压越高，适合治疗的病灶越深。但主要适合于人体表浅组织的病变，即使深层X线治疗机，也只适合治疗体表下较深的肿瘤或淋巴结肿瘤（一般是皮下2～5cm）。出于材料耐压、高压打火和安全等因素的考虑，限制了管电压的进一步提高，难以满足深部病灶的治疗需要。因此，千伏级X线治疗机的适应范围有限，趋于淘汰也就在所难免了。